Danmarks Fysik- og Kemilærerforening
Fysik/Kemi

Termisk energi, indre energi og varme – et forslag

Kilde: kurtsik – Forjaria., CC BY-SA 3.0
Af Erik Both, tidligere lektor ved Fysik, DTU og lærebogsforfatter.
 

Har den opvarmede stålhage termisk energi, indre energi eller varme?
Ifølge forfatteren skal udtrykket termisk energi fjernes fra læseplaner, opgaver og lærebøger.

For 175 år siden lagde bl.a. Joule, Colding og Helmholtz grunden til den moderne termodynamik. De havde erkendt, at varme ikke var et stof, men en energiform blandt mange. På basis af deres undersøgelser blev energibevarelse i form af termodynamikkens 1. hovedsætning, ΔU = W + Q, postuleret. Her er  ΔU  ændringen i et systems indre energi, W og Q er det arbejde og den varmemængde, der er tilført systemet.

Termisk energi er en betegnelse, der findes tre steder i Læseplan for faget fysik/kemi (1), i flere af afgangsprøvens opgaver og i mange, måske alle, lærebøger til grundskolen. Men hvad er den termiske energi? Desværre er begrebet ikke veldefineret, kan let misforstås og opfattes normalt som varme.
I denne artikel foreslås, at betegnelsen termisk energi udfases over en periode, og at de to veldefinerede begreber indre energi og varme indføres. Årsagen til dette forslag er, at den termiske energi flere af de ovennævnte steder kan betyde begge disse to forskellige begreber. I læseplanen er betydningen vist to steder indre energi og et sted varme. Der er således i høj grad brug for en klar definition. Derfor denne artikel.

HVAD MENER DE ANDRE?

Bogen fra Dansk Standardiseringsråd Standarder for SI-enheder (2), der har været normgivende (og lovgrundlag) for de korrekte betegnelser, enheder og symboler, indeholder hverken betegnelsen termisk energi eller den alternative form, varmeenergi. Derimod er indre energi en betegnelse, der skal bruges. Det var i øvrigt disse standarder, der i 1986 fx krævede betegnelserne densitet og resistans i stedet for massefylde og modstand.

På universitetsniveau benyttes begrebet termisk energi ikke. Her arbejdes overalt kun med begreberne indre energi, varme og arbejde. På gymnasieniveau benyttes betegnelserne indre energi, varmeenergi og termisk energi, men (vist) altid som tre ord med samme betydning. I Den Store Danske (3) findes betegnelsen termisk energi ikke som et selvstændigt opslag, men bliver dog nævnt under opslaget indre energi. Gyldendals minilex, Fysik (4) skriver, at betegnelsen er det samme som indre energi. I The Penguin Dictionary of Physics (5) findes betegnelsen thermal energy ikke. Wikipedia er ikke nødvendigvis et sandhedsvidne, men alligevel. Ved søgning på thermal energy (6) findes: “Thermal energy can refer to several distinct thermodynamic quantities, such as the internal energy of a system; heat or …”

HVERDAGSSPROG OG FYSIKSPROG

En af vanskelighederne for eleverne i vores fag er den forskellige betydning i fagsproget og hverdagssproget af en række begreber. Disse sætninger er eksempler: ”Han har mange kræfter”, ”Hun går til sagen med stor energi”, ”Han har en positiv effekt på klassen” og ”Hun elsker arbejdet med opgaverne”.
I fysik har ordet varme en klar betydning, men i hverdagssproget kan der være mange betydninger. I hverdagssproget er betegnelsen termisk energi vel identisk med det fysikere kalder varme. Derfor kan et udtryk som ”Kroppen omsætter kemisk energi til termisk energi” nemt misforstås. I udtrykket ”I reaktoren omsættes kerneenergi til termisk energi i kølevandet” er betydningen vel indre energi.
Alle elever kender ordet varme. I Læseplanen findes ordet to steder. Begge gange i ordets hverdagsbetydning. Men ordet bør indføres i undervisningen i dets fysiske betydning. Det må virke naturligt for eleverne, at varme er en energiform, der overføres i forbindelse med temperaturforskelle. Det har de i deres hverdag følt i masser af tilfælde. Eleverne vil kunne indse, at varme, der føres til et system, vil kunne opvarme, smelte eller fordampe systemet. Det indre af systemet har altså modtaget en energi. Og den kalder man nu indre energi. Det er en energi, der senere kan tages ud af systemet igen fx som varme. Finesser, som at den indre energi er en tilstandsfunktion, mens varme er en procesafhængig størrelse (7), skal eleverne ikke vide.

KAN ELEVERNE KLARE DISSE BEGREBER?

Termisk energi er vel et svært ord. Indre energi er nemmere. Det refererer til den energi, der gemt inde i et system. Varme er et kendt ord. I fremtiden skal eleverne vide, at varme er den energi, der på forskellige måder bevæger sig fra et varmt til et koldt sted. Det er allerede nævnt i flere lærebøger. Eleverne får godt nok et ekstra begreb, men det må være bedre end at have et enkelt, men uklart begreb, der kan give anledning til forvirring om dets betydning.

FORSLAG

Konklusionen på denne artikel er altså:
– Fjern begrebet termisk energi fra læseplan, opgaver og lærebøger. Erstat det med betegnelsen indre energi.
– Indfør begrebet varme i læseplan, opgaver og lærebøger.
Naturligvis kan en sådan ændring ikke indføres over natten, men ved langsomt først at nævne ordet varme i dets fysiske betydning og sidestille betegnelserne termisk energi og indre energi i nye udgaver af læseplan og lærebøger, kan de korrekte betegnelser vinde indpas over en årrække.


EFTERSKRIFT:

REDAKTIONEN HAR MODTAGET BESKED OM, AT FORFATTERENS ARGUMENTER VIL BLIVE DRØFTET, NÅR DER SKAL OMFORMULERES I LÆSEPLANSTEKSTERNE TIL FV-OMRÅDET ENERGIOMSÆTNING.


Kilde: Mette Katrine Olsen

REFERENCER

1. www.emu.dk/modul/fysikkemi-fælles-mål-læseplan-og-vejledning
2. Standarder for SI-enheder, Dansk Standardiseringsråd, 1986.
3. www.denstoredanske.dk
4. Gyldendals minilex, Fysik, Smith og Smith, Gyldendal, 2004.
5. The Penguin Dictionary of Physics, Penguin Books, 2000.
6. wikipedia.org/wiki/Thermal_energy

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.